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随着人工智能和物联网技术的快速发展,人们对声、光、热、力等外界环境信息的采集提出了更高要求,力求在实现实时感知的同时,实现记忆存储和处理,最终实现对环境信息的智能感知、辨识与管理。当前对环境信息实时感知器件均建立在易失性记忆存储基础之上,即器件性能随外界信息的消失而立即恢复至初始状态,这使得器件只能应用于有源环境。要想进一步实现器件在无源条件下的非易失性记忆存储以及逻辑运算等功能,则必须使其与外界环境信息形成快速响应并产生强耦合作用,从而实现器件的感存算一体化功能。本文采用原位化学气相沉积法制备了一维微/纳米结构铁掺杂氧化锌（ZnO:Fe）及钴掺杂氧化锌（ZnO:Co）材料,将其构筑为MSM（金属-半导体-金属）双终端器件后,探索了其对温度、应力和紫外光的实时感知及非易失性记忆存储性能;通过逻辑门电路的设计,探索了其逻辑运算功能。最终,研制出对外界环境信息（热、力和光）具有实时感知、记忆存储及逻辑运算功能多功能一体化器件。具体的研究内容与结果如下:（1）以一维微/纳米ZnO:Fe结构构筑MSM双终端器件,在温度与偏压的协调作用下,通过热激发空出与电子注入调控表面空间电荷区陷阱内载流子的填充度,获得对温度的感知与记忆存储性能。然后,调节器件的初始阻值（高阻值或低阻值）,并进一步通过温度与偏压的协同调控,实现正、负热阻效应可控化,进而实现对温度信息快速实时感知。同时,器件在小偏压、高温（＞136℃）作用下可诱导非易失性多级高阻态（HRS）,并产生巨正热阻效应（GPTR）。随后,在大偏压、低温作用下可使HRS恢复至低阻态（LRS）,实现了对温度信息的擦除功能。在225℃时,温度记忆窗口可达10~5,且数据存储可维持在10~4s以上。此外,基于器件高温诱导HRS及偏压激励LRS的特性,实现了“与”、“或”和“异或”门的温控逻辑运算功能。最终,成功实现了器件对温度信息的实时感知、记忆存储和逻辑运算等一体化功能。（2）基于ZnO:Fe-MSM双终端器件,通过应力与偏压的协同调节,揭示表面空间电荷区陷阱势垒中心高度和填充度随外界应变加载的变化规律以及大偏压下的电子注入规律,以获得对应力的实时感知与记忆存储功能。调节器件初始阻值为HRS,并在0.5 V直流电压下,表现出对外界应变的高灵敏实时响应;其中,当张应变为+0.9%时,器件的形变因子（GF）高达3.96×10~6。当器件初始态调节为LRS时,加载应变会诱发巨压阻效应（GPZR）,从而使器件转变为非易失性HRS,显示出对外界应力信息的非易失性存储特性;而当对HRS器件施加较大偏压时,器件可被调节为LRS,实现了存储信息的可擦写功能。该器件在0.5V固定电压和+0.9%张应变下,应变记忆窗口高达10~3,且数据存储可稳定维持在10~4 s以上。最终,实现器件对应力的实时感知记忆存储功能。（3）以一维微/纳米ZnO:Co结构构筑MSM双终端器件,通过365 nm紫外光和偏压的协同调控,可在同一器件内实现正、负光电导效应,并进行高效切换,实现了对紫外光的实时感知功能;当在小偏压内,器件受紫外光辐照后,会产生非易失性的负光电导效应,负光电导效应可归因于光热效应产生的热量,使表面空间电荷区陷阱内电子热激发,使表面势垒变高变厚,导致电子迁移率降低。进而制备出一种新型紫外光存储器,该存储器件记忆窗口可达15,存储数据维持在10~4 s以上,写入时间1.6 s,擦除时间0.02 s,具有优异的负光电存储性能。此外,基于器件紫外光诱导HRS和大偏压激励LRS的特性,成功实现了“与”门和“或”门的逻辑运算功能。最终,实现了器件对紫外光信息的实时感知、记忆存储和逻辑运算等一体化功能。